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摘要:針對傳統(tǒng)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)存在傳感器傳輸易受電磁干擾、各系統(tǒng)間聯(lián)動性差、設(shè)備智能化程度低的問題,對傳統(tǒng)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)升級改造。結(jié)合該煤礦的系統(tǒng)現(xiàn)狀,給出系統(tǒng)的總體架構(gòu)方案,并對每部分的具體改造內(nèi)容進(jìn)行了說明,最后簡述該煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造后的實(shí)際應(yīng)用效果。目前該煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)已改造完畢并投入使用,各方面性能指標(biāo)皆得到了提升,具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞:安全監(jiān)控系統(tǒng);技術(shù)升級改造;性能指標(biāo)
煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在礦井煤礦開采過程中發(fā)揮著非常重要的作用,可對礦井的復(fù)雜工作環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測、報(bào)警,有效預(yù)防礦井下的煤塵、瓦斯、火災(zāi)等重要事故[1],國家各級政府部門要求所有瓦斯礦井必須裝備安全監(jiān)控系統(tǒng)。然而,原有安全監(jiān)控系統(tǒng)在使用過程中存在一些缺陷,影響了系統(tǒng)的使用效果,例如:①傳輸模式缺陷:原有安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器采用頻率/電流模擬信號傳輸,隨著井下大型機(jī)械設(shè)備的增多,在傳輸過程中容易受到電磁干擾產(chǎn)生誤報(bào)警;②各系統(tǒng)之間聯(lián)動性差:原有的安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、語音擴(kuò)播系統(tǒng)等來自于不同的供應(yīng)商,導(dǎo)致各自的中心站軟件不同,系統(tǒng)之間沒有信息交互,聯(lián)動性差;③設(shè)備智能化程度低:設(shè)備無法根據(jù)自身工作狀態(tài)的識別及時(shí)提醒井上人員進(jìn)行標(biāo)校、維修、更換等操作[2]。綜上分析可看出非常有必要對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級改造。
1瑞龍煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀
該公司于2010年4月按照《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》(AQ1029-2007)要求,招標(biāo)采購建設(shè)重慶梅安森科技股份有限公司的KJ73N型煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。主干網(wǎng)采用總線傳輸方式,監(jiān)控分站與中心站通過RS485方式進(jìn)行通信,傳感器與監(jiān)控分站采用頻率/開關(guān)量模擬信號傳輸方式。表1為中心站設(shè)備配置情況,表2為井下設(shè)備安裝情況。
2系統(tǒng)技術(shù)升級改造方案總體架構(gòu)
技術(shù)升級改造后的系統(tǒng)總體架構(gòu)方案如圖1所示。圖中,中心站監(jiān)控主機(jī)采用雙機(jī)熱備配置,監(jiān)控主備機(jī)之間通過網(wǎng)線連接進(jìn)行“心跳”監(jiān)測,當(dāng)主監(jiān)控機(jī)發(fā)生故障時(shí),備監(jiān)控機(jī)自動啟動,切換時(shí)間小于30s,監(jiān)測數(shù)據(jù)不丟失;監(jiān)控主機(jī)接入局域網(wǎng),局域網(wǎng)上的終端可通過WEB瀏覽進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面進(jìn)行相關(guān)查詢、打印圖表等操作;主干網(wǎng)通過工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,監(jiān)控分站與中心站可通過以太網(wǎng)或RS485方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;升級后的智能傳感器、斷電執(zhí)行器與監(jiān)控分站之間通過RS485通信方式進(jìn)行連接。改造后的安全監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)分為三層:第一層:由地面監(jiān)控中心站及網(wǎng)絡(luò)終端組成。功能為:負(fù)責(zé)對井下工作設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析處理、在線顯示和存儲等;負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的異地網(wǎng)絡(luò)通訊和實(shí)時(shí)共享。第二層:由各個井下監(jiān)控分站組成。功能為:為智能傳感器進(jìn)行集中供電;與地面中心站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;對傳感器上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理及分類顯示;對斷電控制器進(jìn)行控制。第三層:由各類終端設(shè)備組成,包括智能型數(shù)字傳感器、斷電控制器等。功能為:傳感器負(fù)責(zé)對井下的工作環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,同時(shí)將監(jiān)測數(shù)據(jù)向上傳輸給監(jiān)控分站,此外還具備就地顯示及超限報(bào)警功能;斷電控制器負(fù)責(zé)執(zhí)行監(jiān)控分站的斷電指令。
3安全監(jiān)控系統(tǒng)具體改造內(nèi)容
3.1機(jī)房設(shè)備及軟件升級改造
(1)充分利用機(jī)房現(xiàn)有的部分硬件設(shè)備,有效避免重復(fù)投資,包括:打印機(jī)、UPS、電源避雷器及聲光報(bào)警器等。為確保升級改造后的系統(tǒng)穩(wěn)定性,將現(xiàn)有的2臺工控機(jī)升級為高性能工控機(jī);將現(xiàn)有的2臺服務(wù)器升級為高性能服務(wù)器作為數(shù)據(jù)采集、存儲端;新增2臺聲光報(bào)警器,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信息。(2)將中心站軟件升級,增加多系統(tǒng)融合軟件1套;采用開源數(shù)據(jù)庫二次開發(fā),不再單獨(dú)配置數(shù)據(jù)庫軟件。
3.2分站升級改造
將分站全部升級為具有獨(dú)立智能設(shè)備采集口的分站,通過RS485與智能傳感器、識別器通訊,同時(shí)分站防護(hù)等級達(dá)到IP65,滿足5號文抗電磁干擾要求。
3.3電源箱升級改造
電源箱全部進(jìn)行更換,按照分站數(shù)量1∶1進(jìn)行配置,同時(shí)備用10套電池以備后期更換,改造后的電源箱實(shí)際供電時(shí)間不低于4h。
3.4傳感器升級改造
傳感器改造為防護(hù)等級IP65的傳感器。礦井上下所有甲烷傳感器優(yōu)先采用數(shù)字式低濃度甲烷傳感器,包括150107工作面(4臺)、150102工作面(3臺)、150202軌順(2臺)、150101探巷(2臺)及其他地點(diǎn)共計(jì)25臺數(shù)字式低濃度甲烷傳感器。所有采掘工作面及各皮帶機(jī)頭也都安裝了不同類型的數(shù)字傳感器,具體類型如表3所示。以上傳感器按照《煤礦安全規(guī)程》要求額外配置不低于20%的備用量,甲烷不低于180%備用量,CO傳感器200%備用。
3.5饋電斷電器升級改造
將饋電斷電器升級為具有數(shù)字化傳輸、滿足抗電磁干擾要求的智能饋電斷電器,共計(jì)11臺。3.6傳輸方式升級改造目前瑞龍礦安全監(jiān)控系統(tǒng)采用電纜總線傳輸,結(jié)合實(shí)際情況,在井下中央2#變電所、膠帶機(jī)頭硐室、采區(qū)變電所、監(jiān)控機(jī)房各設(shè)置1臺千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī),監(jiān)控調(diào)度機(jī)房設(shè)置2臺環(huán)網(wǎng)匯聚數(shù)據(jù)接口(一用一備),從而實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)要求。表4所示為傳輸方式改造的具體內(nèi)容安排。
4實(shí)際應(yīng)用效果
安全監(jiān)控系統(tǒng)在經(jīng)過完整的技術(shù)升級改造后,取得了較好的升級改造效果:(1)改造后的系統(tǒng)以工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+RS485通信方式作為信息傳輸?shù)闹黧w骨架,提高了系統(tǒng)的數(shù)字化水平和抗干擾能力;同時(shí)擴(kuò)展了豐富的數(shù)據(jù)接口,增加了多系統(tǒng)融合軟件,為多系統(tǒng)接入與數(shù)據(jù)融合提供了支持,提高了多系統(tǒng)的聯(lián)動性。(2)監(jiān)控分站與傳感器、斷電控制器之間皆采用數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_能力,解決了“誤報(bào)、誤控”問題。
5結(jié)論
本文針對原有瑞龍煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷與不足,對系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)升級改造,改造后的系統(tǒng)有效解決了井下硬件設(shè)備故障率高、傳感器數(shù)據(jù)傳輸異常等問題;根據(jù)各系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口格式,通過軟件實(shí)現(xiàn)了多個廠家各系統(tǒng)之間的聯(lián)動和數(shù)據(jù)交互;改造后的傳感器采用全智能型接口,具備自識別、自診斷和定期維護(hù)、標(biāo)校提醒等功能,抗干擾能力強(qiáng),提高了煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)管理水平和煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水平。
參考文獻(xiàn):
[1]陳佩佩.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造實(shí)施要點(diǎn)探討[J].能源技術(shù)與管理,2019,44(6):11-12,77.
[2]馬龍.抗電磁干擾技術(shù)在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤礦安全,2019,50(11):113-115.
作者:李光輝 單位:山西壽陽潞陽瑞龍煤業(yè)有限公司
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